清华大学学报（自然科学版）

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计算机科学与技术

大语言模型及其在政务领域的应用

王昀, 胡珉, 塔娜, 孙海涛, 郭毅峰, 周武爱, 郭昱, 张皖哲, 冯建华

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(4): 649-658. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.042

摘要 (2627) PDF全文 (993) HTML (49)

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大语言模型是自然语言处理的核心研究内容之一, 已广泛应用于包括政务在内的诸多领域。首先, 介绍了统计语言模型、神经网络语言模型等早期语言模型的研究进展; 其次, 重点综述了大语言模型研究进展; 最后, 介绍了大语言模型在政务领域的应用情况, 包括政务文本分类、政务问答、政务命名实体识别、舆情风险识别和政务关系抽取, 并提出政务大语言模型研究需要解决的问题, 即数据多模态化、正确面对 “模型即服务” 趋势、注重数据高安全性、明确责任边界。此外, 还提出了政务大语言模型研究的技术路径。大语言模型正处于蓬勃发展的阶段, 随着中国推动人工智能技术研究及其在政务领域的应用, 大语言模型将在政务领域发挥更大作用。

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低碳交通与绿色发展

CGE模型在低碳交通政策领域的应用及前景

王妍, 欧国立

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(11): 1693-1706. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.033

摘要 (1998) PDF全文 (695) HTML (30)

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气候变化问题十分复杂,涉及环境、经济和社会等诸多层面因素,交通排放是影响气候变化的重要因素。该文聚焦可计算一般均衡(computable general equilibrium,CGE)模型在交通政策研究中的应用,共采集涵盖科学引文数据库、科学指南、中国知网等主要数据库的78篇实证研究文献,其中超过50%的文献关注了低碳交通政策的影响。通过梳理文献发现：目前低碳交通政策评估领域的CGE模型实证研究尚处于起步阶段,未来低碳交通CGE模型建模可从政策研究、模型构建和协同效益3个方面进行深入研究。该文提出了将“避免型/转换型/改善型-规划/制度/经济/信息/技术(avoid/shift/improve-planning/regulatory/economic/information/technological,ASI-PREIT)”结构的低碳交通政策矩阵纳入可达性因素的空间可计算一般均衡(spatial computable general equilibrium,SCGE)模型的建模思路,并进行了协同环境—经济—社会效益的低碳交通广义协同效益研究,为拓展低碳交通问题的研究提供参考思路。

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航空航天

TBCC发动机的发展历程及关键技术分析

林威全, 许航瑞, 兰旭东

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(9): 1521-1535. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.27.024

摘要 (1973) PDF全文 (1683) HTML (36)

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随着空天领域技术的发展和人类对高性能飞行器的不懈追求, 设计开发适用于多工况的高超声速飞行器成为当前研究热点。动力装置是高超声速飞行器的关键系统, 但现有动力型式各有优劣, 很难直接满足多工况、大速域的飞行要求。于是, 多型动力组合成为主要发展路径。其中, 涡轮基组合循环发动机(TBCC)具有飞行包线宽、可重复使用、单位推力大等优点, 最有希望成为二级入轨航天器、高超声速飞行器的动力装置。本文对TBCC基本原理、发展情况及典型方案进行探讨, 分类总结和分析了TBCC的关键技术, 并对TBCC等组合发动机的发展路线作出展望。

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大数据

基于注意力机制的两阶段融合多视图图聚类

赵兴旺, 侯哲栋, 姚凯旋, 梁吉业

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(1): 1-12. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.001

摘要 (1961) PDF全文 (705) HTML (36)

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多视图图聚类旨在挖掘多视图图数据中蕴含的簇结构,近年来得到了研究者的广泛研究。然而,现有大多数方法在不同视图信息的融合过程中同等对待各个视图,未能根据视图质量分配相应权重,而且处理具有属性和图的数据时面临一定困难。该文提出了一种基于注意力机制的两阶段融合多视图图聚类算法。首先,应用图滤波器过滤高频噪声,各个视图获得更适用于下游聚类任务的节点平滑表示;其次,基于注意力机制融合各个视图特征滤波后的平滑表示,并为拓扑融合阶段提供初始化权重;然后,在拓扑融合阶段,将不同视图加权融合的Laplace矩阵与融合的特征表示输入编码器得到嵌入表示,并构造优化函数对权重和嵌入表示进行优化,可以为质量较好的视图分配较大权重,同时产生更加紧凑的嵌入表示;最后,通过对嵌入表示执行谱聚类得到最终的聚类结果。将该算法和已有的相关聚类算法在真实数据集上进行了实验分析。结果表明,相比已有算法,所提出的算法在处理多视图图数据方面更加有效。

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建设管理

北京土地市场的赢者诅咒现象

李恩源, 刘洪玉, 朱恩伟

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(2): 173-180. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.045

摘要 (1740) PDF全文 (600) HTML (33)

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土地市场是房地产市场的重要组成部分，是房地产市场能否实现平稳健康发展的关键，对宏观经济、政府财政和金融稳定具有重要影响。然而，中国土地市场中参与者盲目扩张、不理性购地的现象突出，不利于稳地价、稳房价、稳预期政策目标的实现和土地市场的健康发展。该文利用北京土地市场企业参与竞拍的微观数据，分析赢者诅咒现象是否存在；并通过构建股票市场收益率的决定模型，分析其影响因素。结果表明：赢者诅咒现象存在于北京土地市场，市场会对最终出价溢价率高的竞得者产生负面评价，联合竞拍等方式有助于参与者合理出价。

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低碳交通与绿色发展

交通运输领域应对气候变化策略及路径

宋媛媛, 姚恩建, 徐洪磊, 黄全胜, 吴睿, 王人洁

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(11): 1707-1718. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.021

摘要 (1687) PDF全文 (571) HTML (33)

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交通运输是产生碳排放的主要领域之一,也是受气候变化影响最显著的行业之一。中国交通运输领域在减缓和适应气候变化方面仍面临诸多问题和挑战,交通运输应对气候变化的政策工具、手段措施、基础能力等还存在一些不足。该文从减缓和适应2个角度出发,梳理了各国在应对气候变化领域开展的政策与行动,分析了中国交通运输领域应对气候变化的工作基础及存在的问题,提出了交通运输减缓和适应气候变化的重点领域、总体策略和路径,以及提升中国交通运输领域应对气候变化能力的思路和建议,以支撑交通运输领域高质量发展和实现中国应对气候变化目标。

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低碳交通与绿色发展

考虑碳排放影响的大型机场陆侧多交通方式运力匹配模型

黄爱玲, 王子吉安, 张哲, 李名杰, 宋悦

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(11): 1729-1740. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.034

摘要 (1621) PDF全文 (519) HTML (26)

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为解决机场枢纽旅客疏散需求与陆侧交通运力供给的精准适配难题,该文在分析运力配置与旅客出行方式选择相互作用机理的基础上,建立了面向大型机场陆侧大巴、轨道交通、出租车和私家车等多交通方式协同的运力匹配双层规划模型。首先,以出行时间、出行费用、准时度和舒适度4个指标作为特征变量构建了多交通方式选择效用函数。其次,综合考虑各交通方式的协同与服务水平特点,建立了运力匹配双层规划模型：上层模型以企业运营成本、旅客候车成本和碳排放环境成本三者之和最小化为目标,对公共交通线路的发车时间间隔、出租车到达率进行优化;下层模型基于随机用户均衡-Logit模型,在上层生成的运力配置方案的基础上,实现客流面向多交通方式的分配。再次,该文提出了一种改进的遗传算法以求解模型,通过嵌套连续平均算法与预搜索机制提高下层模型的计算效率,进而提升综合求解效率。最后,以北京大兴国际机场为例开展实证研究,结果表明：所构建的双层规划模型和算法能有效优化大型机场交通运力资源配置,从而达到优化陆侧交通结构、倡导绿色出行的目的。

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航天航空工程

发汗冷却技术在飞行器上的应用及展望

陈忠灿, 张凯, 李枫, 赵月, 武健辉, 贺棋楝, 陈民

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(2): 318-336. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.047

摘要 (1502) PDF全文 (466) HTML (39)

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随着高焓、长时间热环境下飞行器热防护技术需求提升，新型空天飞行器亟待发展更高效的热防护技术。发汗冷却技术具有防热效率高、不改变结构雏形等优点，应用前景广阔。该文探讨了发汗冷却技术应用于飞行器热防护的优势和挑战，从性能评估快速计算、流动传热数值仿真、冷却机理与性能考核实验、效能最优控制算法和应用结构型式优化等方面进行了综述，总结了发汗冷却技术的研究现状和最新进展，分析了当前研究存在的问题，并给出了建议。系统复杂、冷却剂输运不均、工作过程不易稳定控制和建立高精度预测模型难度大是发汗冷却技术用于飞行器热防护时存在的难点。现有研究存在预测模型适用范围有限与准确度较低、实验测量手段单一、控制策略难以实现系统最优和新型结构方法缺乏工程细化方案等不足。微/介观尺度精细化数值计算模型、先进可视化实验测试手段、快速响应精确控制策略、自驱动与自适应结构工程化方案和主被动组合式热防护是后续研究的重点方向。

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低碳交通与绿色发展

低碳导向的多模式交通出行服务定价策略

王月, 姚恩建, 郝赫

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(11): 1741-1749. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.024

摘要 (1416) PDF全文 (482) HTML (25)

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优化出行结构、提升出行效率、降低交通碳排放是交通绿色低碳发展的重要路径。该文提出一种低碳导向的多模式交通出行服务定价调节策略,从出行服务商、出行者和环境角度出发,以服务商收益最大化,网络出行时间和交通碳排放量最小化为目标,构建多目标优化模型,在考虑出行者出行方式和路径联合选择行为的情况下对网络流量均衡分配,实现多方式协同出行和碳排放管理精细化。算例分析结果表明：服务商通过定价调节能优化网络出行结构、缓解小汽车路段拥堵状况、提高公共交通的分担率,同时实现自身盈利和交通碳排放量下降的目标。不同的优化结果表明：服务商不能仅追求自身收益最大化,还需要综合考虑出行者出行成本和出行方式对交通环境的影响,承担交通系统的协调与减排责任。该文明确了出行服务商在交通绿色低碳发展中的盈利空间和应承担的责任,为服务定价策略提供参考依据。

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机械工程

单舵轮AGV叉车的激光雷达定位与路径跟踪

姚铭, 段金昊, 邵珠峰, 苑韶伦, 苏云州

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(1): 117-129. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.21.022

摘要 (1395) PDF全文 (548) HTML (23)

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收藏 CSCD(1)

自动引导车(automated guided vehicle,AGV)叉车是工业领域重要的物料运输装备,其定位精度和路径跟踪精度是提高物料运输效率、工厂自动化及智能化水平的重要基础。该文以医药行业室内结构化环境下的单舵轮AGV叉车为对象,利用基于密度的有噪声空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法和快速迭代最近点(fast iterative closest point,FICP)算法实现了基于反光柱的激光雷达导航定位,并提出了基于距离的异常点剔除规则,保证定位结果的稳定性及算法的鲁棒性。利用Kalman滤波算法,融合激光雷达、角度传感器和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的定位数据,提升了定位精度。对于AGV叉车的路径跟踪问题,建立了比例积分(proportional-integral,PI)控制器,设计了基于三阶Bézier曲线的圆弧路径,并对Bézier曲线的参数进行了优化,避免了曲率突变,提高了路径跟踪精度。实验结果表明,基于DBSCAN和FICP算法的激光雷达定位算法能够实现±3 mm的定位精度,实现了AGV叉车的准确定位;基于Bézier曲线改进后的圆弧路径跟踪误差降低了72%,直线和圆弧路径动态跟踪精度控制在25 mm以内,工作站点的重复定位精度达±12 mm,达到了预期设计要求。

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水利水电工程

基于LSTM神经网络的复杂工况下明渠流量预测

郭世圆, 马为之, 卢瑞麟, 刘晋龙, 杨志刚, 王忠静, 张敏

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(12): 1924-1934. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.21.005

摘要 (1390) PDF全文 (444) HTML (36)

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复杂工况条件下明渠流量预测是一项基础问题,通常是建立非线性偏微分方程组并数值计算,时间成本与时空步长精细程度成指数关系,需在精度与效率之间权衡。该文基于“实时感知、水信互联、过程跟踪、智能处理”水联网理论,研究了明渠水流控制中闸门上下游序列特征,结合了渠道与闸门各类动静态特征,提出了基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络的明渠流量预测方法。实验结果表明,该方法在各渠段上预测准确率均大于97%,效率在100 000条数据规模上比求解Saint-Venant方程的数值计算方法提高了308倍。该文验证了人工智能方法改进传统明渠流量预测问题的可行性,合理设计的深度学习模型可取得准确性与效率的双赢,为人工智能解决水力学问题提供了新的思路。

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专题：建设管理

中国A股房地产板块β系数测算及稳定性判别

张红, 毕志军

清华大学学报（自然科学版）. 2025, 65(1): 1-11. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.22.038

摘要 (1387) PDF全文 (958) HTML (626)

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β系数及其稳定性对投资风险判别和资产配比选择具有重要意义。为分析房地产板块的β系数变化特征及其稳定性, 利用单指数方程测算中国A股2013—2022年房地产板块的月度和年度β系数, 并开展基于Chow检验的相邻公历月和公历年的β系数稳定性判别。研究结果表明：房地产板块的月度β系数在不同年份的变化趋势各异, 年度β系数整体先升后降; 与年度β系数相比, 月度β系数稳定性更强; 房地产板块与建筑板块β系数的整体变动轨迹具有相似性及相关性, 房地产板块β系数总体稳定性则低于建筑板块但高于金融板块。该文建议, 在使用房地产板块的中长期β系数进行投资决策时, 应根据宏观经济等因素适时修正; 进行与房地产相关的组合投资时, 需重点关注建筑业和金融业与房地产业的关联波动。

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专题：建设管理

基于BIM和大语言模型的施工进度更新方法

金新翔, 林啸, 俞欣汝, 郭红领

清华大学学报（自然科学版）. 2025, 65(1): 35-44. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.22.006

摘要 (1363) PDF全文 (336) HTML (788)

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收藏 CSCD(1)

进度管理是施工管理的重要组成部分, 包含监控实际施工进度并与施工计划进行比较。传统的施工进度更新方法依赖施工人员的手动记录, 滞后性高, 更新频率慢且易出错。为解决该问题, 该文提出了一种基于建筑信息模型(BIM)和大语言模型的施工进度更新方法, 使施工人员能够通过口头上报施工进度的方式来更新建筑三维模型。通过解析工业基础类(IFC)格式的BIM文件和施工计划, 从中提取并关联构件的ID、位置信息及计划施工时间等内容, 进而建立建筑构件数据库; 通过对大语言模型进行提示词微调, 使其能够根据自然语言输入在数据库中检索构件信息和判断进度状态, 并指导Blender中的模型进行动态更新。测试结果显示：经过提示词微调后, 大语言模型在进度判断和更新指令生成方面的平均准确率达到96%, 一致性达到87%, 验证了所提出的更新方法的有效性和可行性。

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专题：大数据

基于攻击引导扩散的中文对抗样本生成方法

吴厚月, 李现伟, 张顺香, 朱洪浩, 王婷

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(12): 1997-2006. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.027

摘要 (1356) PDF全文 (481) HTML (28)

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中文对抗样本生成作为自然语言处理领域的重要研究内容,一直受到众多学者的广泛关注。先前的中文对抗样本生成方法主要有替换字词、改变词序等,生成的对抗样本攻击效果差且容易被检测模型识别。该文提出基于攻击引导扩散的中文对抗样本生成方法DiffuAdv。将扩散模型引入中文对抗样本生成中,通过模拟文本对抗样本攻击时的数据分布来增强其扩散机制,利用对抗样本与原始样本之间的变化梯度作为引导条件,在预训练阶段指导模型的逆扩散过程,进而生成更自然且攻击成功率更高的对抗样本。在多个数据集上对自然语言处理领域的不同任务与多种方法进行了对比实验验证。结果表明,本文方法所生成的对抗样本具有高攻击成功率。此外,消融实验也验证了攻击梯度引导在提高对抗样本生成质量的有效性。经过困惑度(PPL)度量实验,本文方法所生成的对抗样本平均PPL仅为0.518,验证了其具有强鲁棒性。DiffuAdv的提出丰富了文本对抗样本生成的研究视角,也拓宽了文本情感分类、因果关系抽取及情感原因对抽取等任务的研究思路。

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专题：机器人工程

用于机器人自动装配的长圆孔视觉分割定位算法

蒋潇, 王松, 吴丹

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(10): 1677-1685. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.27.023

摘要 (1317) PDF全文 (475) HTML (32)

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收藏 CSCD(2)

长圆孔应用于工业生产可以提高装配容错, 增加装配调整量, 但其难以解析描述的特点显著增加了工业应用中视觉检测定位算法的难度, 限制了长圆孔在自动化装配结构中的应用。该文探索出一种具有鲁棒性的高精度长圆孔视觉分割定位算法, 首先分析了长圆孔几何特征, 将其描述为一种具有对称性、缺少简单解析表达的封闭图形; 进而提出了一种基于语义分割网络和长圆孔区域退化的视觉分割定位算法, 该算法结合深度学习和传统图像处理算法, 首先构建YOLO和全卷积神经网络串联架构依次实现目标检测、感兴趣区域提取和语义分割, 然后利用中轴变换骨架提取方法完成长圆形区域退化定位, 有效避免了语义分割输出区域形状误差对定位精度的影响, 最终得到了亚像素精度的精准检测结果。在某机器人自动装配系统中开展实验验证, 得出所提算法具备精度高、鲁棒性好的特点, 因此具有较广阔的工业应用前景。

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公共安全

基于多重网络下风险与信息耦合传播的供应链韧性分析

周佳美, 吕伟, 汪京辉

清华大学学报（自然科学版）. 2025, 65(6): 1050-1059. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.22.015

摘要 (1303) PDF全文 (151) HTML (1030)

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在高度不确定的环境中, 供应链系统易受到突发事件的影响, 引发连锁反应, 如何刻画其风险传播特征并提升系统韧性成为关键问题。该文提出了耦合风险与信息传播的双层网络模型：风险传播层模拟企业间的风险传播情况, 信息传播层刻画风险预警信息的传播机制。通过微观Markov链(MMC)方法分析风险传播过程, 并推导风险传播阈值, 揭示了网络拓扑结构及企业个体的风险应对能力对系统稳定性的影响。构建了多维度韧性评估体系, 分析不同网络结构与信息传播速率对供应链适应性和恢复能力的作用机理。研究结果表明：调整供应链网络结构有助于提高供应链抗风险能力; 增强企业对风险的认知与应对策略可有效提升供应链的韧性, 抑制风险传播; 蓄意攻击节点度大的枢纽节点对网络系统造成的破坏最大。该研究为供应链管理提供了理论支持, 可为提高供应链的抗风险能力和优化管理策略提供决策依据。

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海洋新能源技术

漂浮式风机的关键创新技术———以目前全球单体容量最大漂浮式风电平台“明阳天成号”为例

邹荔兵, 周名军, 王超, 郑向远, 苏邹端, 李俊威

清华大学学报（自然科学版）. 2025, 65(8): 1377-1386. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.27.039

摘要 (1301) PDF全文 (377) HTML (858)

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收藏 CSCD(4)

漂浮式风机是一种借助漂浮式基础使整个风电机组漂浮于水面之上，通过系泊系统锚固在海床的风力发电机组。因其突破了水深限制，具备在远离岸边、水深较深的海域安装和运行的优势，在海上风电领域发挥着日益重要的作用。为进一步推动漂浮式风电技术的发展，该文梳理了漂浮式风电技术的发展现状，剖析了当前漂浮式风电面临的一些瓶颈问题; 在此基础上，着重阐述了目前全球单体容量最大漂浮式风电平台“明阳天成号”所采用的多项创新技术，包括预应力超高强度混凝土技术、复合材料轻量化浮筒设计和建造技术、智能感知协同控制技术、单点系泊技术、双风轮技术、抗台风技术等，体现了中国在漂浮式风电设计、建造、安装、监测等一系列技术上具备的新质生产力，以期为未来漂浮式风电技术的设计优化提供实际工程借鉴和参考。

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机械工程

面向大型结构件爬行机器人智能焊接技术

冯消冰, 王建军, 王永科, 陈苏云, 刘爱平

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(10): 1608-1625. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.057

摘要 (1297) PDF全文 (361) HTML (19)

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收藏 CSCD(2)

大型结构件的焊接在船舶制造、油气化工、核电工程、能源电力、建筑钢构和轨道交通等高端制造领域中应用广泛,传统手工焊以及轨道小车、龙门吊等半自动焊已无法满足高效、高质量的焊接要求。大型结构件智能化焊接成为发展趋势,以无轨导全位置爬行焊接机器人为代表的智能化装备正逐步推动解决大型结构件的自动化焊接问题。该文首先系统介绍了国内外面向大型结构件焊接的智能机器人研究现状,并对有轨和无轨机器人的应用场景及优缺点进行比较,分析认为无轨爬行机器人的灵活性好、适应性强,更适用于大型结构件的焊接。其次,针对大型结构件多层多道焊接时因机械加工、装配、热变形、焊道过多、焊缝堆叠等导致的焊接精度及焊接质量难以保证等问题进行分析,认为自动打底和多层多道自动排道技术还存在多项难点亟待突破。最后,从自动打底、焊缝跟踪、多层多道自动排道方面对相关技术的探索进行归纳,预测了多模态深度学习和多传感器融合技术将成为引领焊接机器人发展的关键技术,为大型结构件的智能化焊接提供方向性指导。

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机械工程

光刻机工件台前馈补偿器参数整定方法

刘涛, 杨开明, 朱煜

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(10): 1640-1649. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.002

摘要 (1285) PDF全文 (436) HTML (10)

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前馈控制器是光刻机工件台在高加减速工况下实现纳米级运动精度的关键环节。该文针对传统情况下四阶前馈拟合逆模型能力较差、难以完全消除参考轨迹导致重复性误差的问题,提出了一种以四阶前馈为基础,外加有理分式补偿器的前馈控制架构,并针对该有理分式补偿器控制参数整定的问题,提出了一种数据驱动的参数整定方法。该方法利用系统辨识的相关规则,将前馈补偿器参数整定过程的非凸优化问题转化为凸优化问题,进而给出了全局最优参数整定方法以及参数迭代过程中梯度、Hessian矩阵的无偏估计方法;通过光刻机工件台的实验验证了所提参数整定方法具有收敛性。实验结果表明：所提出的补偿前馈能够有效消除四阶前馈未消除的残余误差。

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水利水电工程

1965—2023年全球洪水事件演变趋势与风险因素分析

刘家宏, 张萌雪, 王佳, 梅超

清华大学学报（自然科学版）. 2025, 65(10): 1853-1867. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.21.038

摘要 (1282) PDF全文 (264) HTML (908)

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审稿意见 CSCD(1)

全球气候变化和人类活动影响下，洪水事件发生的频率和强度呈显著增加趋势。该文基于紧急灾难数据库(EM-DAT)利用数理统计法分析了1965—2023年全球洪水事件的时空演变规律; 从危害性、暴露度、脆弱性3个角度遴选了地理高程、降水量、人口密度及城市化率等作为洪水风险分析的主要因素，探究了洪水风险因素的时空变化并利用熵权法计算了世界六大洲的洪水风险值。主要结论如下：1) 从1965年到2023年，全球洪水事件呈现波动上升趋势，随着防灾减灾能力的提升，影响人数和死亡人数自20世纪90年代以来呈现下降趋势; 其中，亚洲、非洲和南美洲地区洪水发生频繁。海地单位国土面积洪水发生次数最高，为23次/10⁴km²。孟加拉国单位国土面积洪水影响人数和死亡人数最高，59年累计值分别达到2 710万人/10⁴km²和3 313人/10⁴km²。2) 世界六大洲的洪水危害性、暴露度和脆弱性具有显著差异性，其中人口密度和降水对洪水风险影响程度最大，权重分别为0.33和0.30; 亚洲洪水风险最高，并在1965—2023年呈显著增加趋势。未来研究可基于人口流动性进一步探讨暴露度变化，并结合洪水应对能力等影响脆弱性的因素分析，以更全面地揭示洪水风险的动态特征。

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专题：大数据分析

脱硫石膏改良剂治理盐碱地的专利技术进展

李明珠, 田荣荣, 李然, 张菁, 王淑娟, 刘嘉, 徐立珍, 李彦, 赵永敢

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(10): 1759-1770. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.020

摘要 (1280) PDF全文 (1170) HTML (30)

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审稿意见 CSCD(7)

基于incoPat专利数据库对2003—2022年利用脱硫石膏改良剂治理盐碱地技术领域的520件专利进行计量学统计。结果表明：利用脱硫石膏改良剂治理盐碱地的专利年申请量呈先上升后下降的趋势, 高峰时(2016年)年申请量为115件。高校和科研院所的专利授权数量高于企业, 但高校与企业联合授权的专利数量占总数的15.6%。共有37件专利获得转化且其中有7件发生质押, 占授权总数的33.3%, 均为高校转让给企业、企业质押融资。70%以上专利的配方都由3种或以上的物料组成, 主要成分包括有机物料、无机矿物、微生物菌剂和养分补充剂等。与不施用或施用其他类型改良剂的土壤相比, 施用脱硫石膏改良剂的功效主要是降低土壤pH值、碱化度及减少对作物生长有害的盐分离子, 提高土壤Ca²⁺、 SO₄^2-、全量和速效氮磷含量, 从而改良了盐碱地。整体而言, 脱硫石膏改良剂研发日趋成熟, 部分创新成果已经转化为现实生产力, 相关专利的价值也日益凸显。

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建筑技术科学

地基承载力深度和宽度修正系数分析

介玉新, 傅志斌, 王杨强, 殷常运

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(11): 1897-1908. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.25.033

摘要 (1275) PDF全文 (625) HTML (26)

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在大面积人工填土的地基承载力计算中,中国现行《建筑地基基础设计规范》(以下简称《规范》)不考虑对基础宽度的修正,得到的地基承载力偏小,对工程安全有利,但在一些情况下却不够经济。该文对这一问题进行探讨,分析了地基承载力的定义、度量方法、相关理论原理和容许承载力的取值方法,探讨并推测了此前在人工填土、软弱下卧层等地基承载力修正系数选择上的可能依据。考虑到当前施工和监测技术相较于早期规范制定时已有很大进步,认为在满足一定条件下可考虑修正地基承载力宽度,并且可适当提高现有的深度和宽度修正系数取值。

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公共安全

电气化交通路网的脆弱性分析

王洪苹, 胡燕祝, 庄育锋, 王松

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(10): 1584-1597. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.036

摘要 (1205) PDF全文 (391) HTML (17)

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分析交通路网的脆弱性一直是应急管理领域中重要的研究课题。然而,随着电动汽车在交通流中的滲透率不断提高,传统的评估路网脆弱性的方法,由于缺乏考虑电动汽车的特征,因此不再能很好适用于多电动汽车场景。对此,该文提出一个双层攻击者-防御者模型来研究电气化交通路网的脆弱性。在模型外层的攻击者通过破坏网络中的关键道路,使系统性能的下降最大化;在模型内层的防御者通过动态地分配混合电动汽车和非电动汽车的交通流,使用户总旅行时间最小化。该文进一步通过对内层问题取对偶以及采用大M法,将原始的双层混合整数线性规划问题转换为一个等价的单层混合整数线性规划问题。将提出的模型应用于美国北卡罗来纳州的部分高速路网,实验结果展示了在评估电气化路网的脆弱性时,把电动汽车考虑在内的必要性,以及攻击资源等级和系统性能下降存在临界点和相变现象。该文提出的模型可以识别出系统中最关键的道路集合,为改善电气化路网的脆弱性提供理论支撑。

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建设管理

上市房企购地行为与企业资本市场表现

陈子潇, 梁尧, 刘洪玉

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(2): 181-188. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.053

摘要 (1193) PDF全文 (348) HTML (5)

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研究上市房企购地行为与其资本市场表现的关系，有助于上市房企进行市值管理以及资本市场投资者评价、选择上市企业。该文以中国A股上市房企为研究对象，通过回归分析研究房企在2009—2021年间购地数和进入城市数等购地行为对企业投资价值和风险的影响。研究结果表明：整个研究期间，上市房企投资价值与进入城市数之间存在倒U形关系，一定范围内企业投资价值随着进入城市数的增多而提高；在2017年以来的市场下行期，进入城市数对房企投资价值的提高效果降低，同时对房企风险的提高效果增大，表明资本市场对房企区域扩张型购地的反应发生了变化；购地数对房企资本市场表现的影响不及进入城市数显著；非国有、小型或上市时长较短房企的资本市场表现受其购地行为的影响更显著。建议房企关注资本市场的反馈并及时调整购地策略；资本市场投资者关注区域深耕型房企；政府要重视市场结构变化，从关注房企投资需求向关注最终空间使用需求的方向转变。

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水利水电工程

人为热对城市冬季降水的影响

邢月, 刘家辉, 倪广恒

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(12): 1909-1923. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.21.004

摘要 (1173) PDF全文 (320) HTML (4)

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城市人为热在冬季的气候效应比夏季更为显著,该文通过气象研究与预报(WRF)模型内置人为热揭示了人为热对城市冬季水热环境的影响机制,进一步利用大尺度城市能(LUCY)模型计算得到了北京地区高时空分辨率的人为热数据,将其耦合到WRF模型中,研究了北京地区人为热对降雪的影响,并与已有关于人为热对夏季降雨影响的研究结论进行对比分析,指出了人为热对夏季及冬季降水影响的不同之处。结果表明,人为热增加对冬季气温的影响幅度无明显阈值,但在空间的影响高度上存在阈值。人为热对夏季和冬季降水的影响机制不同,对夏季降水的影响范围和量级较大,影响机制较为复杂,而对冬季降水的影响主要集中在城市内部,主要影响降水相态。

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航天航空工程

未知环境下无人机编队智能避障控制方法

黄号, 马文卉, 李家诚, 方洋旺

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(2): 358-369. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.27.001

摘要 (1164) PDF全文 (385) HTML (14)

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为保障固定翼无人机编队在未知障碍环境下的安全飞行，该文针对固定翼无人机编队飞行控制方法展开研究。在深度确定性策略梯度（deep deterministic policy gradient，DDPG）的基础上，引入贪婪选择构建了Greedy-DDPG算法，训练长机模型实现避障控制；并结合人工势场的方法和领从一致性设计了僚机群避障避碰控制策略，确保僚机能够规避障碍，跟随长机执行飞行任务。数值仿真实验结果显示，Greedy-DDPG算法的训练时长比DDPG算法的缩短了5.9%，避障的泛化能力得到提升；Monte Carlo仿真实验验证结果显示，该方法具有良好的鲁棒性。采用该方法可实现无人机编队协同飞行，对于保障无人机编队在未知环境中的飞行安全具有重要意义。

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低碳交通与绿色发展

基于用户综合满意度的电动汽车充电诱导优化模型

毕军, 杜宇佳, 王永兴, 左小龙

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(11): 1750-1759. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.038

摘要 (1157) PDF全文 (345) HTML (9)

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收藏 CSCD(4)

随着电动汽车(electric vehicle,EV)在城市交通系统不断普及,充电诱导服务成为在充电设施有限条件下解决充电问题的有效手段。在分析电动汽车用户充电满意度的基础上,提出一种综合用户绕行距离、排队时间和充电费用的电动汽车充电诱导优化模型。为准确推导用户在充电站的排队时间,充分考虑电动汽车用户充电站选择决策的相互影响,建立充电站运营状态预测模型。针对模型特点,结合免疫算法求解模型。通过面向多充电请求的优化算例验证模型的可行性和有效性,结果表明：通过求解模型可以获得用户综合满意度最大化情况下的用户最优充电站决策及其行驶路径;与绕行距离最小、排队时间最短和充电费用最少等单目标优化方案相比,所提模型的充电诱导方案的用户综合满意度分别提升了15.0%、17.8%和11.4%。

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锂离子电池

动力锂离子电池主动热管理研究进展

贺元骅, 苏星辰, 赵梁

清华大学学报（自然科学版）. 2025, 65(9): 1805-1820. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.22.046

摘要 (1145) PDF全文 (246) HTML (918)

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随着充放电倍率的提升和应用场景的严苛, 动力锂离子电池主动热管理系统亟待突破高效长时散热方面的技术瓶颈。该文综述了近年来动力锂离子电池主动热管理策略的研究进展, 总结了强制风冷、自然风冷、浸没式液冷和微通道液冷4种单相热管理方法的研究现状。风冷在低充放电倍率、轻量化工程背景下仍发挥重要作用; 随放电倍率需求提升, 微通道液冷和浸没式液冷效果显著提升, 更利于控制电池温度与温均性。回顾了浸没式沸腾冷却、喷雾综合冷却等基于气/液两相流的先进冷却技术, 这些技术在电池高倍率充放电需求增加的背景下, 提供了高效、灵活且适应性强的热管理解决方案。未来的研究与发展将聚焦于提升热传递效率、系统集成度和智能控制能力, 并致力于克服可靠性、成本、极端工况适应性和能耗优化等挑战。在文献综述基础上, 从多种应用场景展望了动力锂离子电池主动热管理技术的发展趋势, 认为新一代技术的开发应充分考虑充放电倍率、应用场景严苛性等工程实际需求。

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公共安全科学与技术

基于消防大数据的电气火灾风险预测预警方法

贺胜, 疏学明, 胡俊, 张雷, 张伽, 张嘉乐, 周扬

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(3): 478-491. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.26.002

摘要 (1135) PDF全文 (374) HTML (10)

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收藏 CSCD(4)

为实现电气火灾风险提前动态感知,该文以渐变态电气火灾为例,研究了基于循环神经网络(recurrent neural network,RNN)模型的电气线路超温故障火灾风险预警方法,采用真实电气火灾案例数据对模型进行训练,通过挖掘电气线路温度变化的周期特性和瞬时温升故障特征对线路温度进行预测。采用温度二阶残差正态分布模型对温度预测结果进行概率分布范围修正。基于温度预测的累积概率分布提出预警分位,通过比较实际温度与预警分位的关系发现电气线路火灾风险定量表征的依据,实现电气线路火灾风险提前动态感知,最后提出采用“前端探测+算法牵引”的模式解决当前电气火灾防控技术难题。

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情感脑机接口：来自心理学与神经科学的启发

陈菁菁, 胡鑫, 沈新科, 张丹

清华大学学报（自然科学版）. 2025, 65(12): 2341-2350. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.21.049

摘要 (1119) PDF全文 (375) HTML (1011)

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赋予机器理解人类情感的能力是人工智能领域最具挑战性的前沿课题之一。随着心理学、神经科学与人工智能技术的深度融合, 基于脑神经活动解码情绪状态的情感脑机接口正在成为新兴研究热点。该文聚焦心理学与神经科学前沿发展对情感脑机接口的启发, 系统梳理该领域的关键进展与未来方向。在理论层面, 探讨情绪心理学新进展如何重构情感计算范式, 为神经解码提供更符合真实场景的计算框架; 在技术层面, 分析神经科学如何启发计算模型架构, 应对实际挑战; 在应用层面, 论述学科交叉如何促使情感脑机接口将研究话题从情绪状态识别拓展至个体差异量化测评等新兴方向。最后, 展望情感脑机接口技术在用户体验、人机交互、心理健康等领域的应用潜力, 并讨论其面临的伦理与技术挑战。

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低碳交通与绿色发展

超临界二氧化碳离心压缩机流动特性研究进展

杨子木, 江泓升, 诸葛伟林, 钱煜平, 张扬军

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(11): 1791-1807. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.023

摘要 (1110) PDF全文 (395) HTML (10)

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收藏 CSCD(2)

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO₂) Brayton循环是中温高压循环,采用该循环可回收利用燃气涡轮和内燃机等交通动力系统的高温排气能量,从而提高动力系统效率。压缩机高效稳定运行对S-CO₂ Brayton循环的循环性能起到至关重要的作用。该文从实验、一维流动分析、三维流动特性和流动控制4个方面综述了S-CO₂离心压缩机流动特性的研究进展,重点阐述了关于工质临界点附近的剧烈物性变化对压缩机内部流动带来的问题及其研究内容,同时总结了S-CO₂离心压缩机流动特性的相关研究,并提出未来S-CO₂离心压缩机流动特性的研究重点。

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大数据

基于节点特征对抗性攻击的图对比学习鲁棒性验证

邢宇杰, 王啸, 石川, 黄海, 崔鹏

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(1): 13-24. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.002

摘要 (1092) PDF全文 (482) HTML (15)

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收藏 CSCD(1)

最近的许多工作已经表明图神经网络在面对图结构扰动以及节点特征扰动的对抗攻击时表现出非鲁棒性,其预测结果可能是不可靠的,图对比学习方法中也存在这一问题。然而已有的鲁棒性测度方法通常与攻击算法、数据标签以及下游任务相关,这些在自监督设置下图对比学习的鲁棒性测度中是应当尽量避免的。该文提出了基于节点特征对抗性攻击的图对比学习鲁棒性验证算法,来验证节点特征扰动下的图卷积网络的鲁棒性。考虑到图对比学习模型中正负例对的特性,将图对比学习鲁棒性验证问题定义为对抗样本与目标节点及其负例之间相似度比较的问题,并将该问题形式化建模为一个动态规划问题,从而解决了对攻击算法、数据标签以及下游任务的依赖问题。为了求解该动态规划问题,针对图数据通常采用的二元特征,设计了相应的扰动空间;考虑到图对比学习中负例样本空间过大的挑战,设计了负例样本采样策略来提升求解问题的效率;由于二元离散特征和非线性激活函数使得动态规划问题难于求解,对它们分别采用放松到连续数据域和非线性激活放松的方式,并采用寻找对偶问题的方式进一步提高求解效率。通过充分的实验说明了所提出的图对比学习鲁棒性验证算法的有效性;同时验证了针对特定攻击算法设计的图对比学习模型的鲁棒性不具有可泛化性,面对其他的攻击算法可能表现得更加脆弱;还通过参数实验说明了设计的负例样本采样策略是合理的。

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航空航天

离心压气机性能影响机理研究及优化

闫慧慧, 李昊昱, 周伯豪, 张煜洲, 兰旭东

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(10): 1672-1685. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.25.023

摘要 (1083) PDF全文 (258) HTML (4)

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收藏 CSCD(4)

压气机作为航空发动机的核心器件,对发动机的流量和功率影响显著。与轴流压气机相比,离心压气机具有结构简单、制造方便以及单级压比高等特点,十分适用于流量较小、总压比不高的小型涡轴发动机。该文基于Concepts NREC对离心压气机的叶轮和扩压器在规定工况下进行整体设计,并对离心压气机进行三维数值模拟,研究典型参数对离心压气机的影响,对初步设计模型参数进行优化,得到在设计工况下离心压气机的理想模型。研究表明:适当降低进口轮毂比、适当减小叶轮叶根进口角、合理选择叶顶间隙数值和叶轮出口相对宽度对提升压气机的效率和压比有利,优化后的离心压气机效率最高可达0.831,对应压比为8.771,工作裕度为18.44%,效率比初步设计的离心压气机提高了4.79%,压比提高了3.68%。

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安全科学

ABS材料热解燃烧及火灾危险性

牟思源, 刘全义, 杨儒轩, 刘怡, 杨锐

清华大学学报（自然科学版）. 2025, 65(7): 1368-1376. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.22.001

摘要 (1082) PDF全文 (451) HTML (714)

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收藏 CSCD(2)

未经阻燃处理的纯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)材料遇到明火容易燃烧，会对航空运行造成危险。该研究通过热重分析仪和锥形量热仪系统评估了ABS在不同升温速率和热辐射强度条件下的热稳定性和燃烧特性，并分析其变化规律。研究结果表明：ABS的热解过程可分为4个阶段；升温速率的增加显著缩短了热解时间并提升了最大热分解速率。热辐射强度的提高导致二氧化碳和一氧化碳的生成速率加快，最大生成量分别增加了49%和74%；热释放速率加快，峰值上升了53%；燃烧时间和点燃时间分别减少了32%和78%；发生质量损失的时间提前，质量损失速率增加了53.8%。根据点燃时间模型，计算得出2 mm厚ABS材料的临界热辐射强度为16.255 kW/m²。通过对火灾性能指标的计算发现，随着热辐射强度的增加，火灾的发展变得更加迅速，ABS的火灾危险性与热辐射强度正相关。该研究为航空器安全运行提供了关于ABS材料火灾风险的重要数据和实际应用参考。

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专题：大数据

结合提示学习和Qwen大语言模型的裁判文书摘要方法

李佳沂, 黄瑞章, 陈艳平, 林川, 秦永彬

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(12): 2007-2018. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2024.21.028

摘要 (1067) PDF全文 (348) HTML (8)

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收藏 CSCD(4)

尽管大语言模型在新闻、艺术等领域的文本摘要任务上取得了良好的效果,但由于大语言模型缺乏对司法领域知识的学习,同时难以理解裁判文书的结构特征和逻辑关系,导致生成的裁判文书摘要质量不佳。该文提出结合提示学习和Qwen大语言模型的裁判文书摘要方法,将裁判文书数据作为SFT (supervised fine-tuning)技术对大语言模型微调的输入,增强其法律领域适用性;同时设计融入结构信息与角色指令的提示模板,以优化摘要生成,使其更精准地反映文书结构特征与逻辑关系。实验结果表明,该方法在ROUGE-1、ROUGE-2和ROUGE-L的F1值上比基线模型分别提升了21.44%、28.50%和28.97%,说明大语言模型经裁判文书数据微调并引入结构信息后,在裁判文书摘要任务中展现了卓越的性能与巨大的应用潜力。

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水利水电工程

基于文献计量学的土壤盐渍化研究动态定量综述

王忠静, 于蘇越, 许兴

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(2): 303-317. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.21.021

摘要 (1056) PDF全文 (228) HTML (6)

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收藏 CSCD(6)

土壤盐渍化研究纷繁复杂，传统的文献综述方法因主观性强较难全面准确把握学科动态。该文引入文献计量学，提出了一种学科方向研究动态的定量综述方法；基于WoS （Web of Science）和中国知网（China National Knowledge Infrastructure，CNKI）数据库近30 a土壤盐渍化及盐碱地治理与利用的相关文献，定量综述了该学科领域研究动态和发展趋势。结果表明，国内外土壤盐渍化研究呈上升趋势，但总体上处于研究的初始阶段，仍有很大发展空间；中国、美国、印度、澳大利亚等国在土壤盐渍化及盐碱地改良与利用研究上贡献突出，中国学者发表论文数量最多，是土壤盐渍化研究的主力；核心作者间合作密切，但跨背景、跨机构、跨国家的合作仍然较少；研究热点已从上世纪90年代的灌溉排水与盐碱地改良，转移到当前的土壤植物盐分互作机制及耐盐植物培育、土壤水盐调控机制与优化控制技术、盐渍土改良剂研发技术及其规模化应用、盐碱地遥感监测与盐渍化影响评价等方向，代表着土壤盐渍化及盐碱地治理与利用研究从排水改良为主向综合利用延伸的发展趋势。

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电子工程

借助光刻成像仿真软件的μDBO穿线套刻标记

陈天元, 周钰颖, 高安

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(12): 2057-2075. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.25.034

摘要 (1034) PDF全文 (336) HTML (1)

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收藏 CSCD(1)

在光刻机的对准、曝光和量测等过程中,存在量程范围小,测量精度要求极高的套刻标记。这些套刻标记在实现特定功能的同时,会受到多种误差的影响,比如标记线宽与设计差异、标记线条边缘粗糙度、标记边缘效应等。该文旨在解决光刻套刻量测领域中的问题,特别是针对业界常用的微型衍射套刻(micro diffraction-based overlay,μDBO)标记,通过对穿线套刻情形进行量测过程的仿真研究,提出了一种借助光刻成像仿真软件进行标记量测结果仿真的方法。该文运用自制代码的DrM软件和商业仿真软件HyperLith作为工具,两者的仿真结果均定性还原了实验中探测到的特殊亮暗线现象,验证了该方法用于量测仿真的可行性。此外,该文还对匹配实验仪器的穿线套刻μDBO标记设计、照明波长、照明配置和待测信号区域等参数进行仿真优化,输出了基于目前实验配置的优化标记与方案。

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建设管理

塔吊与工人空间交互下危险场景自动检测

张知田, 王园园, 罗柱邦, 郭子扬, 郭红领

清华大学学报（自然科学版）. 2024, 64(2): 198-204. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.047

摘要 (1017) PDF全文 (376) HTML (2)

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收藏 CSCD(2)

塔吊作业具有持续时间长、范围大以及与工人空间交互复杂的特点，导致塔吊事故频发且往往损失重大。为了提升塔吊运行相关危险场景检测的及时性和有效性，该文基于信息化手段，提出了塔吊运行过程中危险场景的自动检测方法。该方法基于建筑信息模型（BIM）、传感器和计算机视觉等技术，通过获取塔吊运行状态与工人作业状态，分析两者之间的空间交互关系，在判别规则的基础上实现了危险场景自动检测。案例应用表明，该自动检测方法是可行的和有效的。

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温诗铸院士纪念专刊

芯片原子层抛光研究进展与挑战

江亮, 吴渊, 张永顺, 郑佳昕, 陈宇山, 仲夏, 周辽, 魏宇廷, 陈磊, 钱林茂

清华大学学报（自然科学版）. 2025, 65(2): 215-232. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.21.010

摘要 (1015) PDF全文 (250) HTML (602)

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芯片是现代信息社会的基石, 对于国家核心竞争力和国家安全具有重要意义。随着摩尔定律不断推进, 芯片特征尺寸不断缩小并趋近物理极限, 亟需发展原子层抛光, 对器件表面实现以原子层为基本单元的极限精度抛光去除, 以实现原子级精度表面, 满足光刻、键合等工艺苛刻需求。目前, 化学机械抛光是芯片制造中唯一能够同时实现晶圆局部和全局平坦化的关键技术, 具备实现原子层抛光的潜力。为此, 该文系统总结了芯片衬底表面和互连异质表面化学机械抛光的机理和工艺。对于衬底表面, 目前已经实现单晶硅的微观单原子层可控去除和宏观近理论极限表面粗糙度抛光, 基本探明化学机械抛光在晶圆表面的极限精度加工能力。对于互连异质表面, 首先从摩擦学的角度, 依据磨粒与表面之间的不同相互作用, 分类总结化学机械抛光中的材料去除模式：机械犁沟和化学成键。然后在此基础上, 提出互连异质表面同步去除调控原理和方法, 归纳铜/钽、铜/钴、铜/钌等互连异质表面平坦化工艺。最后提出利用机械、化学、电/光/等离子体/能束等多场协同作用, 将化学反应/机械化学反应限域在最表层原子, 以期实现原子层抛光, 助力高端芯片原子级制造。

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环境科学与工程

海洋污染进化生态学初探——从行为、适应到进化

李欣阳, 朱小山, 陶益

清华大学学报（自然科学版）. 2023, 63(12): 2042-2056. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.21.006

摘要 (1002) PDF全文 (304) HTML (0)

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海洋环境污染已成为全球环境问题。大量证据表明,海洋生物个体、种群与群落会对污染胁迫产生从分子到整个生态系统的复杂响应,其最终要么适应污染或与污染共存,要么退化或死亡,生物和污染之间存在动态的相互作用过程与多变的演化结局。研究表明,生物适应不断变化的污染环境可以通过3种机制：短期暴露下的行为改变、长期暴露下的表型可塑性调整及遗传进化。但迄今为止,有关海洋生物受海洋污染物影响后的行为、适应和进化机制仍未获得系统的整理,已有的理论是否适用以及是否存在新现象或理论的空白有待明确。该文在文献调研的基础上,基于污染进化生态学观点,针对污染胁迫下海洋生物的短期响应和长期适应,提出“海洋污染进化生态学”。从行为、适应到进化的角度初步探讨海洋污染进化生态学的内涵和研究内容,尝试归纳和探索海洋污染与海洋生物之间的作用和联系,以期为海洋环境保护和海洋学科发展提供新的见解和理论基础。

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